正在加载图片...
D0I:10.13374/i.issnl001t03.2007.08.004 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2007 轴承钢中钙铝酸盐夹杂物的形成及控制 缪新德2)于春梅)石超民)杜建峰2) 朱患刚2)成国光) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)兴澄特殊钢公司，江阴214429 摘要研究了轴承钢生产中各因素对钢中D类夹杂物形成的影响.对国内某特殊钢厂轴承钢中夹杂物进行了检验分析，发 现钢中D类夹杂物存在多种形式：通过感应炉重熔实验，发现钢中A1!含量对夹杂物的影响很大，A!过量，在Mg0炉衬条件 下，会大量生成MgO·A2O3:当钢中Ca含量较高时，夹杂物全部变性为球状钙铝酸盐.研究表明，控制钢水中Ca、Mg和A1成 分，是控制D类夹杂的重要手段，通过工厂试验证明，特定炉渣改性和成分优化对D类夹杂物有一定的改善作用.· 关键词轴承钢：夹杂物；钙铝酸盐；碱度 分类号TF703.5 轴承钢中夹杂物控制是治金科研工作者非常关 独立Mg0·Al203夹杂物（如图2所示），(Ca,Mg, 心的问题，目前常用检验标准中把钢中夹杂物分为 A)0,复合态夹杂物（如图3所示），外面包有硫化 A(硫化物)、B(氧化铝)、C(硅酸盐)和D(球状不变 物的复合夹杂物（如图4所示）· 形夹杂物)，各类夹杂对轴承寿命的危害性按大小可 以排成DBC→A的次序，对夹杂物形态来说， 球状不变形夹杂对轴承寿命危害极大，钙铝酸盐夹 杂物是其中的主要类型之一，夹杂的尺寸对轴承疲 劳极限的影响极为明显，尺寸愈大，疲劳寿命愈短 关于轴承钢中钙铝酸盐的研究报道不少.文献 指出，钙铝酸盐夹杂物的生成自由焓变化（△G)在炼 钢温度下都是负值，在高碱度精炼渣生产的轴承钢 中，总能找到钙铝酸盐和镁铝尖晶石夹杂，控制 [Ca]、[0]含量，对控制钙铝酸盐夹杂物的形成和成 分转变有重要意义[).本文对国内某厂轴承钢中 Al D类夹杂物析出形貌、尺寸及分布情况进行了观察， 从理论上分析了轴承钢生产过程中钙铝酸盐的生成 可能性，计算了钢中酸溶铝含量对钢中钙镁含量的 影响3)，并在实验室和工厂试验里考察了各影响 4 能量keV 因素对钙铝酸盐生成可能性的影响， 图1独立钙铝酸盐夹杂物 1 轴承钢中夹杂物形貌 Fig.I Pure calciumraluminate inclusions 取国内某特钢厂生产的GCr15连铸180mm× 在扫描观察中，单独存在的钙铝酸盐以及复合 180mm小方坯以及轧制后的45mm棒材，制备成 态夹杂物比较少，而镁铝尖晶石相对较多，通过以 电镜样，采用SEM观察D类夹杂物的形态、大小和 上分析表明：轴承钢中D类夹杂物存在的形貌较为 分布，并利用能谱分析定性鉴定，发现D类夹杂大 复杂，必须区分不同夹杂物性质，进而摸清其生成规 致可分为几种：独立钙铝酸盐夹杂物（如图1所示）， 律，有关轴承钢中镁铝尖晶石的形成行为已经进行 收稿日期：2007-03-01修回日期：2007-05-25 了较为深入的研究-$]，本文的重点是钙铝酸盐形 作者简介：缪新德(1964一)男，高级工程师，博士研究生 成机理和控制研究，轴承钢中钙铝酸盐夹杂物的形成及控制 缪新德12） 于春梅1） 石超民1） 杜建峰12） 朱惠刚12） 成国光1） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 兴澄特殊钢公司江阴214429 摘 要 研究了轴承钢生产中各因素对钢中 D 类夹杂物形成的影响．对国内某特殊钢厂轴承钢中夹杂物进行了检验分析发 现钢中 D 类夹杂物存在多种形式；通过感应炉重熔实验发现钢中 Al 含量对夹杂物的影响很大Al 过量在 MgO 炉衬条件 下会大量生成 MgO·Al2O3；当钢中 Ca 含量较高时夹杂物全部变性为球状钙铝酸盐．研究表明控制钢水中 Ca、Mg 和 Al 成 分是控制 D 类夹杂的重要手段．通过工厂试验证明特定炉渣改性和成分优化对 D 类夹杂物有一定的改善作用． 关键词 轴承钢；夹杂物；钙铝酸盐；碱度 分类号 TF703∙5 收稿日期：2007-03-01 修回日期：2007-05-25 作者简介：缪新德（1964—）男高级工程师博士研究生 轴承钢中夹杂物控制是冶金科研工作者非常关 心的问题目前常用检验标准中把钢中夹杂物分为 A（硫化物）、B（氧化铝）、C（硅酸盐）和 D（球状不变 形夹杂物）各类夹杂对轴承寿命的危害性按大小可 以排成 D→B→C→A 的次序．对夹杂物形态来说 球状不变形夹杂对轴承寿命危害极大钙铝酸盐夹 杂物是其中的主要类型之一夹杂的尺寸对轴承疲 劳极限的影响极为明显尺寸愈大疲劳寿命愈短． 关于轴承钢中钙铝酸盐的研究报道不少．文献 指出钙铝酸盐夹杂物的生成自由焓变化（ΔG）在炼 钢温度下都是负值在高碱度精炼渣生产的轴承钢 中总能找到钙铝酸盐和镁铝尖晶石夹杂控制 ［Ca］、［O］含量对控制钙铝酸盐夹杂物的形成和成 分转变有重要意义［1—2］．本文对国内某厂轴承钢中 D 类夹杂物析出形貌、尺寸及分布情况进行了观察 从理论上分析了轴承钢生产过程中钙铝酸盐的生成 可能性计算了钢中酸溶铝含量对钢中钙镁含量的 影响［3—4］并在实验室和工厂试验里考察了各影响 因素对钙铝酸盐生成可能性的影响． 1 轴承钢中夹杂物形貌 取国内某特钢厂生产的 GCr15连铸180mm× 180mm 小方坯以及轧制后的●45mm 棒材制备成 电镜样采用 SEM 观察 D 类夹杂物的形态、大小和 分布并利用能谱分析定性鉴定发现 D 类夹杂大 致可分为几种：独立钙铝酸盐夹杂物（如图1所示） 独立 MgO·Al2O3 夹杂物（如图2所示）（CaMg Al）xOy 复合态夹杂物（如图3所示）外面包有硫化 物的复合夹杂物（如图4所示）． 图1 独立钙铝酸盐夹杂物 Fig．1 Pure calcium-aluminate inclusions 在扫描观察中单独存在的钙铝酸盐以及复合 态夹杂物比较少而镁铝尖晶石相对较多．通过以 上分析表明：轴承钢中 D 类夹杂物存在的形貌较为 复杂必须区分不同夹杂物性质进而摸清其生成规 律．有关轴承钢中镁铝尖晶石的形成行为已经进行 了较为深入的研究［5—8］本文的重点是钙铝酸盐形 成机理和控制研究． 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．004